变电站防雷接地技术

变电站防雷接地技术

摘要：变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与

经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。如果

变电站发生雷击事故，将造成大面积的停电，给社会生产和人民生活带来不便，

这就要求防雷措施必须十分可靠，所有如何有效、合理对变电所采取防雷接地保

护措施有着十分重要的意义，因此,必须加强变电所雷电防护问题的认识与研究。

关键词：变电站；防雷措施；接地电阻；直击雷防护

一变电站防雷接地的研究意义

雷电一直是危害电力系统安全稳定运行的重要因素之一，如果变电站发生雷击事故，将

造成大面积停电，给社会生产和人民生活带来不便，这就要求防雷措施必须十分可靠。目前，电力系统高压部分的雷电防护措施已经比较完善，而低压系统是由大量电子、微电子等弱电

设备组成，由于其耐压水平低，雷电波侵入弱电系统时易导致设备的误动、击穿，严重影响

了电力系统的安全稳定运行。国内外对二次系统的防护主要从电磁兼容角度进行研究，并未

提出完善的保护措施。

二变电站的防雷保护

首先来分析变电站遭受雷击的主要原因：

雷电是雷云层接近大地时，地面感应出相反电荷，当电荷积聚到一定程度，产生云和云

之间以及云和大地之间放电，迸发出光和声的现象。供电系统在正常运行时，电气设备的绝

缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击的原因，供配电系统中某些部分的电压会大

大超过正常状态下的数值，通常情况下变电站雷击有两种情况：一是雷直击于变电站的设备上，二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。其具

体表现形式如下：

1、直击雷过电压

雷云直接击中电力装置时，形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，

雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。

2、感应过电压

当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在

雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过

电压，此过电压会对电力网络造成危害。

3、雷电侵入波

架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站，是导致变

电站雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电站电气设备绝缘损坏，引发事故。

防雷措施总体概括为2种:

（1）避免雷电波的进入；

（2）利用保护装置将雷电波引入接地网。

防雷保护措施应根据现场常见的雷击形式、频率、强度以及被保护设施的重要性、特点

安装适宜的保护装置。

二、避雷线保护范围的确定

避雷线相当于挂在高空的接地导线。避雷线对雷云与大地间电场畸变的影响比避雷针小，所以其引雷作用和保护宽度比避雷针要小。但因避雷线的保护长度是与线路等长的，所以特

别适合保护架空线路，有时还可以编成防雷保护网或避雷带来保护一些重要的建筑物。

避雷线和避雷针一样，也有一定的保护范围，保护范围与避雷线的数量、高度、架设的

位置、雷云高度及雷云对避雷线的位置有关。避雷线保护范围还可以用保护角(指避雷线同外

侧导线的连线与垂直线之间的夹角)来表示，雷击导线的概率随保护角的减小而降低。

雷击只能通过拦截导引措施改变其入地路径。接闪器有避雷针、避雷线。小变电所大多

采用独立避雷针，大变电所大多在变电所架构上采用避雷针或避雷线，或两者结合，对引流

线和接地装置都有严格的要求。

5.3 避雷针的设置及防雷保护校验

变电站所处地区土壤电阻率2×102Ω·m，虽然不大于500Ω·m，但由于是35KV电压级的

配电装置，故不宜采用构架式避雷针。本设计采用两根等高避雷针进行防护设计。

由于此35KV变电站，占地面积长50m，宽40m,变电站的最高点高度为20m,在变电站宽

两侧对称位置上距5m处设立两等高避雷针。如图4.1所示。

据题有：两针间距D=5+50+5=60m。设避雷针高度为h，又变电站的最高点为20m，故

hx=20m。在避雷针1或2的一侧按单避雷针来计算，显然有 hx

雷针1号2号之间，D12=60m, 两等高避雷针针在hx=20m高度处的最小保护宽度有，故有m；又且，所以m。

综上所述，只用两根等高避雷针实现对变电站的直击雷防护，需要求避雷针高度不小于56m。

5.4 接地装置的设置

35 kV输电线路导线为LGJ-95，为瓷横担架设线路，线路全长20 km。本次是在该线路

10 km处T接至新建查特35 kV变电站。线路改造35 kV输电线路带地线段长0.5 km，进出线

段根据计算，进出线地线长1.5 km，如果想达到1.5 km 地线长度，需改造原不带地线段2 km。改造原不带地线段比较困难，费用较高,造成线路长时间停电，并且不经济。为了满足防雷保

护需要，减少投资，并且根据负荷及其性质，故对该改造线路采用线路加装避雷器和有限长

度地线相结合的防雷措施。计算公式为：a' = 1/[(150/U5 + 2.4/hav)l0]，其中a'为计算陡度

（kV/m）；U5 为5 kV残压值(kV)；hav为导线悬挂距地平均高度（m）；l0为进线段长度。1.2 线路防雷保护的具体措施35kV查特变电站容量为3150 kVA, 根据其负荷性质，采用图4.2

的简化保护方式，对其进行防雷保护。

图4.1变电站防雷保护简化图

终端杆至架空地线终端杆架空地线长0.5km；在线路终端杆处装设一组金属氧化物避雷

器HY5WS-51/134；在地线终端杆处装设一组管式避雷器；这些保护措施和变电站母线装设避雷器组成防雷保护体系，对变电站内电气设备进行防雷保护。